TWI598183B - Grinding device - Google Patents

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TWI598183B
TWI598183B TW102138028A TW102138028A TWI598183B TW I598183 B TWI598183 B TW I598183B TW 102138028 A TW102138028 A TW 102138028A TW 102138028 A TW102138028 A TW 102138028A TW I598183 B TWI598183 B TW I598183B
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Kenichi Kobayashi
Teruaki Hombo
Akira Imamura
Boyu Dong
Hiroyuki Shinozaki
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Description

研磨裝置
本發明係關於一種研磨裝置及研磨方法，特別是關於研磨半導體晶圓等基板之表面而平坦化的研磨裝置及研磨方法。
研磨半導體晶圓等之基板表面的研磨裝置通常具有裝載/卸載部、研磨部及洗淨部。研磨部中具備研磨單元，其係具有由研磨墊構成之具有研磨面的研磨台、及保持基板之上方環形轉盤(研磨頭)，藉由將上方環形轉盤所保持之基板對研磨墊之研磨面以指定壓力按壓，並使研磨台與上方環形轉盤相對運動，而使基板滑動接觸於研磨面，可將基板之表面研磨成平坦且呈鏡面。進行化學機械研磨(CMP)之研磨單元當中，於研磨基板時，從研磨液供給噴嘴供給研磨液(研磨泥)至研磨面。因而，研磨液及研磨渣等研磨殘渣物(微粒子)殘留在研磨後之基板表面及上方環形轉盤的基板保持面上。
為了去除研磨後殘留於基板表面之研磨殘渣物(微粒子)，洗淨部中通常具備進行基板表面粗洗淨(一次洗淨)及加工洗淨(二次洗淨)之複數個洗淨模組，研磨後之基板以搬送機器人等從研磨部之研磨單元搬送至洗淨部之洗淨模組依序洗淨，洗淨後之基板係送回裝載/卸載部。
但是，在以搬送機器人等從研磨部之研磨單元搬送至洗淨部之洗淨模組的研磨後之基板表面若附著大量研磨殘渣物(微粒子)時，即 使是進行基板表面之粗洗淨的洗淨模組，在洗淨中微粒子仍會有損傷基板表面，或是微粒子再度附著基板表面而造成洗淨性能惡化之情況。此外，將基板搬送至研磨單元之間，若基板表面附著灰塵等，則會造成研磨單元之研磨性能惡化。
本案申請人曾提出一種朝向位於基板交接位置之上方環形轉盤噴射洗淨液，可洗淨上方環形轉盤之下面等的研磨裝置(參照專利文獻1)。此外，也曾提出一種藉由朝向區塊(Block)保持之研磨結束後而搬送中的工件噴射洗淨液，可迅速進行研磨後之工件的洗淨之平面研磨裝置(參照專利文獻2)；以及一種從洗淨噴嘴在研磨頭之下面部以希望角度噴射洗淨液，藉以洗淨去除附著於研磨頭背面側之固定環及晶圓背面接觸部的殘留附著物之研磨頭洗淨裝置(參照專利文獻3)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開平9-254017號公報
[專利文獻2]日本特開昭62-224563號公報
[專利文獻3]日本特開2008-272902號公報
為了避免將表面附著了大量研磨殘渣物之基板送進洗淨模組，或是避免將在搬送中途附著了灰塵等之基板送入研磨單元，需要將上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤一起洗淨。因而，藉由朝向位於基板交接位置之上方環形轉盤的下面，從設置於基板交接位置之洗淨噴嘴 噴射洗淨液，來洗淨上方環形轉盤所保持之基板及上方環形轉盤之下面。
在該基板交接位置有用於進行基板交接之機構，在藉由位於基板交接位置之上方環形轉盤所保持的基板附近，且適合洗淨之位置通常不易配置洗淨噴嘴。因而，目前狀況無法朝向基板或上方環形轉盤下面之希望位置，從最佳之位置噴射洗淨液，以至無法獲得徹底洗淨效果。
另外，專利文獻1,3中記載之發明，並非可將在上方環形轉盤下面保持之基板與上方環形轉盤之下面一起洗淨者，此外，專利文獻2中記載之發明，係構成可朝向研磨結束後而搬運中的工件噴射洗淨液，但是完全未考慮到保持工件之區塊下面的洗淨。
本發明係鑑於上述情形而創者，其目的為提供一種可將在上方環形轉盤下面所保持之基板與該上方環形轉盤之下面一起有效洗淨，可使研磨性能穩定化，且可使基板從上方環形轉盤脫離後進行之使用於基板洗淨的洗淨模組之洗淨性能穩定化的研磨裝置及研磨方法。
本發明之研磨裝置具有：研磨台，其係具有研磨面；上方環形轉盤，其係在前述研磨台上方之研磨位置、前述研磨台側方之位置、及洗淨位置之間自由移動，以固定環圍繞基板之外周部，並將該基板保持於下面而朝向前述研磨面按壓；及洗淨部，其係位於前述洗淨位置，朝向旋轉中之前述上方環形轉盤的下面噴射洗淨液，將該上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起洗淨。
如此，藉由從洗淨部朝向位於洗淨位置之旋轉中的上方環形轉盤下面噴射洗淨液，不會阻礙例如基板之交接機構等的存在，將噴射洗 淨液之洗淨部設置於最適合洗淨的位置，可將在上方環形轉盤下面保持之基板與該上方環形轉盤的下面一起有效洗淨。
本發明較佳之一種樣態中，前述研磨台側方位置係前述研磨台側方之基板交接位置，前述洗淨位置位於前述研磨位置與前述基板交接位置之間。
藉此，可在使上方環形轉盤從基板交接位置移動至研磨位置的中途，將該上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤之下面一起洗淨。
本發明較佳之一種樣態中，前述洗淨部具有第一洗淨噴嘴，其係具備位於沿著位於前述洗淨位置之前述上方環形轉盤所保持的基板外周部之位置的複數個噴射口。
藉此，可朝向上方環形轉盤所保持之基板外周部與圍繞該外周部的固定環之間產生的間隙，從第一洗淨噴嘴之噴射口噴射洗淨液，而有效洗淨該間隙。
本發明較佳之一種樣態中，前述洗淨部具有第二洗淨噴嘴，其係具備位於沿著位於前述洗淨位置之前述上方環形轉盤所保持的基板直徑方向之位置的複數個噴射口。
藉此，可朝向上方環形轉盤所保持之基板表面，從第二洗淨噴嘴之噴射口噴射洗淨液，而有效洗淨基板之整個表面。
本發明較佳之一種樣態中，前述第一洗淨噴嘴之噴射口係以等間隔配置於沿著基板外周部的位置，前述第二洗淨噴嘴之噴射口係以等間隔配置於沿著基板直徑方向的位置。
藉此，可更均勻地洗淨上方環形轉盤所保持之基板及上方環 形轉盤的下面。
本發明較佳之一種樣態中，前述第一洗淨噴嘴形成半圓形，前述第二洗淨噴嘴形成直線形。
藉此，可配合設置空間，謀求具有第一洗淨噴嘴及第二洗淨噴嘴之洗淨部的小型化。
本發明較佳之一種樣態中，將前述上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起在前述洗淨部洗淨後，將基板搬送至基板交接位置，在前述基板交接位置使前述基板從上方環形轉盤脫離，並將前述基板搬送至與前述洗淨部不同之洗淨部，而在前述不同之洗淨部洗淨研磨後的基板。
本發明之研磨方法係在使以固定環圍繞基板之外周部，並將該基板保持於下面之上方環形轉盤，從研磨台側方之位置移動至研磨台上方的研磨位置中途，或是從研磨台上方之研磨位置移動至研磨台側方的位置中途之至少一方，使保持基板之上方環形轉盤位於洗淨位置，並朝向旋轉中之上方環形轉盤的下面噴射洗淨液，而將該上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起洗淨。
本發明較佳之一種樣態中，前述研磨台側方之位置係基板交接位置。
本發明較佳之一種樣態中，將前述上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起在前述洗淨位置洗淨後，將基板搬送至基板交接位置，在前述基板交接位置使前述基板從上方環形轉盤脫離，搬運前述基板至與前述洗淨位置不同之洗淨位置，而在前述不同之洗淨位置洗淨 研磨後的基板。
根據本發明，藉由從洗淨部朝向位於研磨位置與基板交接位置之間的洗淨位置之旋轉中的上方環形轉盤下面噴射洗淨液，不會阻礙基板之交接機構等的存在，而將噴射洗淨液之洗淨部設置於最適合洗淨的位置，可將在上方環形轉盤下面保持之基板與該上方環形轉盤的下面一起有效洗淨。特別是藉由使第一洗淨噴嘴之複數個噴出口位於沿著以位於洗淨位置之上方環形轉盤所保持的基板外周部之位置，可有效洗淨上方環形轉盤所保持之基板外周部與圍繞該外周部的固定環之間產生的間隙。藉此，可使研磨性能穩定化，且可使基板從上方環形轉盤脫離後進行的使用於基板洗淨之洗淨模組的洗淨功能穩定化。
1‧‧‧機殼
1a、1b‧‧‧分隔壁
2‧‧‧裝載/卸載部
3‧‧‧研磨部
3A、3B、3C、3D‧‧‧研磨單元
4‧‧‧洗淨部
5‧‧‧控制部
6‧‧‧第一線性搬送器
7‧‧‧第二線性搬送器
10‧‧‧研磨墊
11‧‧‧升降機
12‧‧‧搖擺搬送器
20‧‧‧前裝載部
21‧‧‧行駛機構
22‧‧‧搬送機器人
30A、30B、30C、30D‧‧‧研磨台
31A、31B、31C、31D‧‧‧上方環形轉盤
32A、32B、32C、32D‧‧‧研磨液供給噴嘴
33A、33B、33C、33D‧‧‧修整器
34A、34B、34C、34D‧‧‧噴霧器
36‧‧‧上方環形轉盤軸桿
37‧‧‧自由接頭
38‧‧‧上方環形轉盤本體
40‧‧‧固定環
42‧‧‧彈性墊
46‧‧‧彈性囊
51、52、53、54、56‧‧‧流體路徑
100‧‧‧輔助洗淨部
102‧‧‧第一洗淨噴嘴
104‧‧‧第二洗淨噴嘴
106‧‧‧支撐板
108‧‧‧噴射口
110‧‧‧噴嘴部件
112‧‧‧洗淨液供給管線
114‧‧‧洗淨液流通孔
116‧‧‧噴嘴本體
118‧‧‧噴射口
180‧‧‧暫放台
190‧‧‧第一洗淨室
191‧‧‧第一搬送室
192‧‧‧第二洗淨室
193‧‧‧第二搬送室
194‧‧‧乾燥室
201‧‧‧一次洗淨模組
202‧‧‧二次洗淨模組
205‧‧‧乾燥模組
209‧‧‧第一搬送機器人
210‧‧‧第二搬送機器人
C‧‧‧洗淨位置
P‧‧‧研磨位置
P1、P2、P3、P4、P6‧‧‧壓力室
T‧‧‧基板交接位置
TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7‧‧‧第一搬送位置
W‧‧‧基板
第一圖係顯示本發明實施形態之研磨裝置的整體構成上視圖。
第二圖係模式顯示第一研磨單元之斜視圖。
第三圖係模式顯示上方環形轉盤之構造的剖面圖。
第四圖係顯示第一研磨單元中之研磨台、上方環形轉盤及輔助洗淨部的位置關係概要之上視圖。
第五圖係顯示輔助洗淨部之斜視圖。
第六圖係顯示朝向上方環形轉盤之下面噴射洗淨液，將上方環形轉盤所保持之基板表面與上方環形轉盤的下面一起洗淨時之概要的剖面圖。
第七圖係顯示第一研磨單元中之研磨台、上方環形轉盤及輔助洗淨部 的位置關係其他例概要之上視圖。
第八圖係顯示其他輔助洗淨部之上視圖。
第一圖係顯示本發明實施形態之研磨裝置的整體構成上視圖。如第一圖所示，該研磨裝置具備概略矩形之機殼1，機殼1之內部藉由分隔壁1a,1b而劃分成裝載/卸載部2、研磨部3及洗淨部4。此等裝載/卸載部2、研磨部3及洗淨部4係分別獨立組合，獨立排氣。此外，研磨裝置具有控制基板處理動作之控制部5。
裝載/卸載部2具備放置貯存多數個半導體晶圓等之基板的基板匣盒之2個以上(本例係4個)前裝載部20。此等前裝載部20鄰接於機殼1而配置，並沿著研磨裝置之寬度方向(與長度方向垂直之方向)排列。前裝載部20中可搭載開放匣盒、SMIF(標準機械介面(Standard Manufacturing Interface))莢、或是FOUP(前開放統一莢(Front Opening Unified Pod))。在此，SMIF、FOUP係藉由在內部收納基板匣盒，且以分隔壁覆蓋，可保持與外部空間獨立之環境的密閉容器。
裝載/卸載部2中，沿著前裝載部20之排列敷設有行駛機構21，在該行駛機構21上設置可沿著基板匣盒之排列方向而移動自如的2台搬送機器人(裝載機)22。搬送機器人22藉由在行駛機構21上移動，可進入搭載於前裝載部20上的基板匣盒。各搬送機器人22係在上下具備2個手臂，藉由將處理後之基板送回基板匣盒時使用上側之手臂，將處理前之基板從基板匣盒取出時使用下側之手臂，藉此可分開使用上下之手臂。再者，搬送機器人22下側之手臂可構成藉由在其軸心周圍旋轉可使基板反轉。
因為裝載/卸載部2係需要保持最潔淨狀態之區域，所以裝載/卸載部2之內部隨時維持比研磨裝置外部、研磨部3及洗淨部4均高的壓力。研磨部3因為使用研磨泥作為研磨液所以是最髒的區域。因此，在研磨部3之內部形成負壓，且維持其壓力比洗淨部4之內部壓力低。裝載/卸載部2中設有過濾風扇單元(無圖示)，其具有HEPA(High Efficiency Particulate Air，高效空氣微粒子)過濾器、ULPA(Ultra Low Penetration Air，超低穿透率空氣)過濾器、或化學過濾器等潔淨空氣過濾器，並從該過濾風扇單元隨時吹出去除了微粒子或有毒蒸氣、有毒氣體之潔淨空氣。
研磨部3係進行基板表面之研磨(平坦化)的區域，且具備第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D。此等第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D係沿著研磨裝置之長度方向而排列。
第一研磨單元3A係具備；安裝了具有研磨面之研磨墊10的研磨台30A；保持基板，且將基板一面按壓於研磨台30A上之研磨墊10一面進行研磨用的上方環形轉盤31A；在研磨墊10上供給研磨液或修整液(例如純水)用之研磨液供給機構32A；進行研磨墊10之研磨面的修整用之修整器33A；及將液體(例如純水)與氣體(例如氮氣)之混合流體或液體(例如純水)形成霧狀，而噴射於研磨面之噴霧器34A。
同樣地，第二研磨單元3B係具備安裝了研磨墊10之研磨台30B、上方環形轉盤31B、研磨液供給噴嘴32B、修整器33B及噴霧器34B。第三研磨單元3C係具備安裝了研磨墊10之研磨台30C、上方環形轉盤31C、研磨液供給噴嘴32C、修整器33C及噴霧器34C。第四研磨單元3D係具備安 裝了研磨墊10之研磨台30D、上方環形轉盤31D、研磨液供給噴嘴32D、修整器33D及噴霧器34D。
由於第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D相互具有相同之構成，因此，以下就第一研磨單元3A作說明。
第二圖係模式顯示第一研磨單元3A之斜視圖。上方環形轉盤31A支撐於上方環形轉盤軸桿36。在研磨台30A上面貼合研磨墊10，該研磨墊10之上面構成研磨基板W之研磨面。另外，亦可使用固定研磨粒來取代研磨墊10。上方環形轉盤31A及研磨台30A如箭頭所示，可構成在其軸心周圍旋轉。基板W藉由真空吸附而保持於上方環形轉盤31A之下面。研磨時，從研磨液供給噴嘴32A供給研磨液至研磨墊10之研磨面，研磨對象之基板W藉由上方環形轉盤31A按壓於研磨面而研磨。
第三圖係模式顯示上方環形轉盤31A之構造剖面圖。上方環形轉盤31A經由自由接頭37而連結於上方環形轉盤軸桿36之下端。自由接頭37係允許上方環形轉盤31A與上方環形轉盤軸桿36彼此可傾斜，且將上方環形轉盤軸桿36之旋轉傳達至上方環形轉盤31A的球窩接頭。上方環形轉盤31A具備概略圓盤形之上方環形轉盤本體38、以及配置於上方環形轉盤本體38下部之固定環40。上方環形轉盤本體38係由金屬或陶瓷等強度及剛性高的材料形成。此外，固定環40係由剛性高之樹脂材料或陶瓷等形成。
在上方環形轉盤本體38之下面安裝有抵接於基板W之圓形的彈性墊42。在彈性墊42與上方環形轉盤本體38之間設有4個壓力室(氣囊)P1,P2,P3,P4。壓力室P1,P2,P3,P4中可分別經由流體路徑51,52,53,54供 給加壓空氣等加壓流體或是真空吸引。中央之壓力室P1係圓形，其他壓力室P2,P3,P4係環形。此等壓力室P1,P2,P3,P4排列於同心上。
壓力室P1,P2,P3,P4之內部壓力可藉由壓力調整部而分別獨立變化，藉此，可獨立調整對基板W之4個區域，亦即對中央部、內側中間部、外側中間部及周緣部的按壓力。
為了避免研磨中基板W從上方環形轉盤31A跳出，而在上方環形轉盤31A之下面以固定環40圍繞基板W之外周部而保持。在構成彈性墊42之壓力室P3的部位形成有開口，藉由在壓力室P3中形成真空，而將基板W吸附保持於上方環形轉盤31A。此外，藉由在該壓力室P3中供給氮氣、乾燥空氣、壓縮空氣等，可從上方環形轉盤31A釋出基板W。
在固定環40與上方環形轉盤本體38之間配置有彈性囊46，在其彈性囊46之內部形成有壓力室P6。固定環40係對上方環形轉盤本體38可相對性上下移動。壓力室P6中有流體路徑56連通，加壓空氣等加壓流體通過流體路徑56而供給至壓力室P6。壓力室P6之內部壓力可藉由壓力調整部來調整。因此，可與對基板W之按壓力獨立，而調整固定環40對研磨墊10之按壓力。
基板亦可藉由第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D之任何一個研磨，此外，亦可以從此等研磨單元3A~3D中預先選擇之複數個研磨單元連續研磨。例如，亦可依第一研磨單元3A→第二研磨單元3B之順序研磨基板，此外亦可依第三研磨單元3C→第四研磨單元3D之順序研磨基板W。進一步亦可依第一研磨單元3A→第二研磨單元3B→第三研磨單元3C→第四研磨單元3D之順序研磨基板。任何一 種情況均可藉由將研磨單元3A~3D之全部研磨時間均等化，而使生產性提高。
鄰接於第一研磨單元3A及第二研磨單元3B而配置有第一線性搬送器6。該第一線性搬送器6係在沿著研磨單元3A,3B排列方向之4個搬送位置(從裝載/卸載部側起依序為第一搬送位置TP1、第二搬送位置TP2、第三搬送位置TP3、第四搬送位置TP4)之間搬送基板的機構。
鄰接於第三研磨單元3C及第四研磨單元3D而配置有第二線性搬送器7。該第二線性搬送器7係在沿著研磨單元3C,3D排列方向之3個搬送位置(從裝載/卸載部側起依序為第五搬送位置TP5、第六搬送位置TP6、第七搬送位置TP7)之間搬送基板的機構。
基板藉由第一線性搬送器6搬送至研磨單元3A,3B。第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A在研磨台30A的上方研磨位置與研磨台30A側方的第二搬送位置TP2之間移動。因此，係在第二搬送位置TP2將基板送交上方環形轉盤31A，而該第二搬送位置TP2成為基板交接位置T(參照第四圖)。同樣地，第二研磨單元3B之上方環形轉盤31B在研磨台30B的上方研磨位置與研磨台30B側方的第三搬送位置TP3之間移動，並在作為基板交接位置之第三搬送位置TP3將基板送交上方環形轉盤31B。第三研磨單元3C之上方環形轉盤31C在研磨台30C的上方研磨位置與研磨台30C側方的第六搬送位置TP6之間移動，並在作為基板交接位置之第六搬送位置TP6將基板送交上方環形轉盤31C。第四研磨單元3D之上方環形轉盤31D在研磨台30D的上方研磨位置與研磨台30D側方的第七搬送位置TP7之間移動，並在作為基板交接位置之第七搬送位置TP7將基板送交上方環形轉盤31D。
第一搬送位置TP1中配置有從搬送機器人22接收基板用之升降機11。基板係經由該升降機11而從搬送機器人22送交第一線性搬送器6。位於升降機11與搬送機器人22之間，在分隔壁1a設有快門(無圖示)，搬送基板時打開快門，從搬送機器人22送交基板至升降機11。此外，在第一線性搬送器6、第二線性搬送器7及洗淨部4之間配置有具有反轉功能之搖擺搬送器12。該搖擺搬送器12具有可在第四搬送位置TP4與第五搬送位置TP5之間移動的手臂，從第一線性搬送器6向第二線性搬送器7送交基板係藉由搖擺搬送器12進行。基板藉由第二線性搬送器7搬送至第三研磨單元3C及/或第四研磨單元3D。此外，在研磨部3經研磨後之基板係經由搖擺搬送器12搬送至洗淨部4。
在搖擺搬送器12之側方配置有設置於框架上的基板暫放台180。該暫放台180鄰接於第一線性搬送器6而配置，並位於第一線性搬送器6與洗淨部4之間。放置於暫放台180上之基板係藉由以下說明之洗淨部4的搬送機器人而搬送至洗淨部4。
如前述，第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A係構成可在研磨台30A上方之研磨位置與研磨台30A側方之作為基板交接位置的第二搬送位置TP2之間移動。第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A進一步構成可在上述研磨位置與作為基板交接位置的第二搬送位置TP2之間的洗淨位置C停止，在對應於該上方環形轉盤31A之洗淨位置C的位置配置有輔助洗淨部100。
同樣地，第二研磨單元3B之上方環形轉盤31B係構成可在位於研磨台30B上方之研磨位置與研磨台30B側方作為基板交接位置的第三搬 送位置TP3之間的洗淨位置停止，在對應於該上方環形轉盤31B之洗淨位置的位置配置有輔助洗淨部100。第三研磨單元3C之上方環形轉盤31C係構成可在位於研磨台30C上方之研磨位置與研磨台30C側方作為基板交接位置的第六搬送位置TP6之間的洗淨位置停止，在對應於該上方環形轉盤31C之洗淨位置的位置配置有輔助洗淨部100。第四研磨單元3D之上方環形轉盤31D係構成可在位於研磨台30D上方之研磨位置與研磨台30D側方作為基板交接位置的第七搬送位置TP7之間的洗淨位置停止，在對應於該上方環形轉盤31D之洗淨位置的位置配置有輔助洗淨部100。
第四圖係將第一研磨單元3A之研磨台30A、上方環形轉盤31A、及在對應於上方環形轉盤31A之洗淨位置的位置所配置之輔助洗淨部100的概略位置關係，與上方環形轉盤31A之研磨位置P、及作為基板交接位置T之第二搬送位置TP2一起顯示的上視圖。另外，第二研磨單元3B之研磨台30B、上方環形轉盤31B、及在對應於上方環形轉盤31B之洗淨位置的位置所配置之輔助洗淨部100的位置關係；第三研磨單元3C之研磨台30C、上方環形轉盤31C、及在對應於上方環形轉盤31C之洗淨位置的位置所配置之輔助洗淨部100的位置關係；以及第四研磨單元3D之研磨台30D、上方環形轉盤31D、及在對應於上方環形轉盤31D之洗淨位置的位置所配置之輔助洗淨部100的位置關係亦大致相同，因此省略此等之說明。
如第四圖所示，上方環形轉盤31A係構成可在研磨台30A上方以實線表示之研磨位置P、研磨台30A側方以兩點鏈線表示之作為基板交接位置的第二搬送位置TP2、及研磨位置P與基板交接位置之間以兩點鏈線表示的洗淨位置C之間移動，並在與位於該洗淨位置C之上方環形轉盤31A 對應的位置配置有輔助洗淨部100。
換言之，輔助洗淨部100具有半圓形延伸之第一洗淨噴嘴102、及直線形延伸之第二洗淨噴嘴104，上方環形轉盤31A位於洗淨位置C時，以沿著保持於該上方環形轉盤31A下面之基板W的外周部使第一洗淨噴嘴102定位，沿著基板W之直徑方向使第二洗淨噴嘴104定位的方式，配置於在位於洗淨位置C之上方環形轉盤31A下面所保持的基板W下方。藉此，不致阻礙進行基板交接之機構等的存在，而可將輔助洗淨部100配置於適合洗淨之位置。
第五圖係顯示輔助洗淨部100之斜視圖。第六圖係顯示從輔助洗淨部100朝向上方環形轉盤31A之下面噴射洗淨液，將上方環形轉盤31A所保持之基板W表面(下面)與上方環形轉盤31A的下面一起洗淨時之概要的剖面圖。
如第五圖及第六圖所示，第一洗淨噴嘴102係在半圓環形之支撐板106的上面，將分別具有朝向上方之噴射口108的複數個(圖示係7個)噴嘴部件110於沿著支撐板106之圓周方向以等間隔配置而構成。該各個噴嘴部件110分別連接於洗淨液供給管線112。第二洗淨噴嘴104具備橫截面矩形狀，且內部具有連通於洗淨液供給管線112之洗淨液流通孔114而呈長條形延伸的噴嘴本體116。在噴嘴本體116之上面，沿著噴嘴本體116之長度方向以等間隔設有分別連通於洗淨液流通孔114之複數個(圖示係9個)噴射口118。
本例係使用霧狀之液體(例如純水)與氣體(例如氮氣)之混合流體或液體(例如純水)，作為從第一洗淨噴嘴102之噴射口108及第二 洗淨噴嘴104之噴射口118噴射的洗淨液。而後，可從第一洗淨噴嘴102之噴射口108噴射沿著第一洗淨噴嘴102之圓周方向而呈扇狀擴散的洗淨液，並從第二洗淨噴嘴104之噴射口118噴射沿著第二洗淨噴嘴104之長度方向而呈扇狀擴散的洗淨液。
此外，第一洗淨噴嘴102之各噴嘴部件110的上面、及第二洗淨噴嘴104之噴嘴本體116的上面，係與研磨台30A之上面並排於同一平面上，而上方環形轉盤31A可通過此等之上方。
如第六圖所示，第一洗淨噴嘴102之噴射口108配置於沿著由位於洗淨位置C的上方環形轉盤31A所保持之基板W外周部的位置。藉此，可朝向上方環形轉盤31A所保持之基板W的外周部與圍繞該外周部的固定環40之間產生的間隙，從第一洗淨噴嘴102之噴射口108噴射洗淨液，而有效洗淨該間隙。
此外，第二洗淨噴嘴104之噴射口118配置於沿著由位於洗淨位置C的上方環形轉盤31A所保持之基板W直徑方向的位置。藉此，可朝向上方環形轉盤31A所保持之基板W的表面(下面)，從第二洗淨噴嘴104之噴射口118噴射洗淨液，而有效洗淨基板W整個表面。
根據本例，在下面保持基板W之上方環形轉盤31A位於洗淨位置C時，藉由使上方環形轉盤31A旋轉，並從第一洗淨噴嘴102之噴射口108及第二洗淨噴嘴104之噴射口118朝向上方環形轉盤31A之下面，亦即朝向上方噴射洗淨液，可藉由從第一洗淨噴嘴102之噴射口108噴射的洗淨液主要洗淨在基板W外周部與圍繞該外周部的固定環40之間產生的間隙，並可藉由從第二洗淨噴嘴104之噴射口118噴射的洗淨液主要洗淨基板W之表面 (下面)。
該洗淨係對於由位於研磨位置P與基板交接位置T之間的洗淨位置C之上方環形轉盤31A所保持的基板W進行，藉此，不致阻礙基板交接功能等之存在，而將具有使用於該洗淨之第一洗淨噴嘴102及第二洗淨噴嘴104的輔助洗淨部100設置於最適合洗淨之位置，可將在上方環形轉盤31A下面保持之基板W與該上方環形轉盤31A的下面一起有效洗淨。
本例係在上方環形轉盤31A位於洗淨位置C時，以上方環形轉盤31A位於與研磨台30A上下彼此不重疊之位置的方式設定洗淨位置C，輔助洗淨部100係以第一洗淨噴嘴102位於研磨台30A側之方式配置。
第七圖係顯示第一研磨單元中之研磨台30A、上方環形轉盤31A及輔助洗淨部100之位置關係的其他例概要之上視圖。如第七圖所示，上方環形轉盤31A位於洗淨位置C時，以上方環形轉盤31A之一部分位於與研磨台30A之一部分上下彼此重疊的位置之方式設定洗淨位置C，亦可以第二洗淨噴嘴104位於研磨台30A側之方式，將輔助洗淨部100配置於與研磨台30A彼此不干擾之位置。藉此，可更縮小輔助洗淨部100所佔之面積。本例亦為第一洗淨噴嘴102之各噴嘴部件110的上面及第二洗淨噴嘴104之噴嘴本體116的上面，係與研磨台30A之上面並排於同一平面上，而上方環形轉盤31A可通過此等之上方。
此外，例如確保充分的設置空間之情況下，如第八圖所示，亦可以夾著直線形延伸之第二洗淨噴嘴104，以成為圓環之方式配置2個半圓環形之第一洗淨噴嘴102而構成輔助洗淨部100。如此，藉由使用2個第一洗淨噴嘴102可使洗淨性能提高。
本例如第一圖所示，洗淨部4係劃分成第一洗淨室190、第一搬送室191、第二洗淨室192、第二搬送室193及乾燥室194。在第一洗淨室190中上下配置2台一次洗淨模組201。同樣地，在第二洗淨室192中上下配置2台二次洗淨模組202。一次洗淨模組201及二次洗淨模組202係使用洗淨液洗淨基板之洗淨機，且藉由上下配置可縮小佔用面(Foot Print)。在第二洗淨室192中設有基板暫放用基板站(無圖示)。
在乾燥室194中上下配置2台乾燥模組205。在第一搬送室191中配置可上下移動之第一搬送機器人209，在第二搬送室193中配置可上下移動之第二搬送機器人210。第一搬送機器人209具有上下二階之手臂。第一搬送機器人209之下側手臂配置於可進入上述暫放台180的位置。第一搬送機器人209之下側手臂進入暫放台180時，設於分隔壁1b之快門(無圖示)會打開。
第一搬送機器人209係以在暫放台180、一次洗淨模組201、基板站、二次洗淨模組202之間搬送基板W的方式動作。搬送洗淨前之基板(附著了研磨泥之基板)時，第一搬送機器人209使用下側之手臂，而搬送洗淨後之基板時使用上側之手臂。第二搬送機器人210係以在二次洗淨模組202、基板站、乾燥模組205之間搬送基板的方式動作。由於第二搬送機器人210僅搬送洗淨後之基板，因此僅具備1個手臂。第一圖所示之搬送機器人22係使用其上側之手臂從乾燥模組205取出基板，並將其基板送回基板匣盒。搬送機器人22之上側手臂進入乾燥模組205時，設於分隔壁1a之快門(無圖示)會打開。
本例係使用海綿輥(Roll Sponge)型洗淨機作為一次洗淨模 組201及二次洗淨模組202。此外，洗淨部4係具備2台一次洗淨模組201與2台二次洗淨模組202，不過一次洗淨模組及/或二次洗淨模組亦可為3台以上。
另外，一次洗淨模組201及二次洗淨模組202亦可為同一類型之洗淨模組，或是亦可為不同類型之洗淨模組。例如，一次洗淨模組201亦可為以一對海綿輥擦洗基板上下面之類型的洗淨機，二次洗淨模組202為筆形海綿型洗淨機或雙流體噴射型之洗淨機。雙流體噴射型之洗淨機係混合溶解了少量CO2氣體(二氧化碳)之純水(DIW)與氮氣(N2)，將其混合流體噴灑在基板表面之洗淨機。該類型之洗淨機可利用微小之液滴與撞擊能去除基板上微小之微粒子。特別是藉由適切調整氮氣流量及純水流量，可實現無損傷之基板洗淨。再者，藉由使用溶解了二氧化碳之純水，可緩和靜電造成基板腐蝕之影響。
其次，說明從放置於前裝載部20上之基板匣盒取出1片基板，以研磨部3之第一研磨單元3A研磨該取出之基板表面後，以洗淨部4洗淨，再送回放置於前裝載部20上之基板匣盒的一連串動作。
首先，搬送機器人22從放置於前裝載部20上之基板匣盒取出1片基板，反轉基板使表面朝下後，經由升降機11將基板送交第一線性搬送器6。第一線性搬送器6將位於第一搬送位置TP1之基板搬送至第二搬送位置TP2(基板交接位置T)。
第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A在第二搬送位置TP2(基板交接位置T)從第一線性搬送器6接收基板W，並移動至洗淨位置C。使位於該洗淨位置C之上方環形轉盤31A旋轉而使基板W旋轉，並朝向該下 面，如前述所示，從第一洗淨噴嘴102之噴射口108及第二洗淨噴嘴104之噴射口118噴射洗淨液，將上方環形轉盤31A下面所保持之基板W的表面(下面)與上方環形轉盤31A之下面一起洗淨。
其次，第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A從洗淨位置C移動至研磨位置P。而後，使上方環形轉盤31A下降，將基板W按壓於研磨墊10之表面(研磨面)。此時，分別使上方環形轉盤31A及研磨台30A旋轉，從設於研磨台30A上方之研磨液供給噴嘴32A供給研磨液至研磨墊10上。如此，使基板W滑動接觸於研磨墊10之研磨面來研磨基板W表面。
研磨結束後，第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A係從研磨位置P移動至洗淨位置C，與前述同樣地朝向旋轉中之上方環形轉盤31A的下面，從第一洗淨噴嘴102之噴射口108及第二洗淨噴嘴104之噴射口118噴射洗淨液，將上方環形轉盤31A下面保持之基板W的表面(下面)與上方環形轉盤31A之下面一起洗淨。
另外，本例係在第一研磨單元3A進行基板之研磨前後，將上方環形轉盤31A下面所保持之基板W的表面(下面)與上方環形轉盤31A之下面一起洗淨，藉此，事前洗淨向第一研磨單元3A搬送中附著於基板W表面等的灰塵等，可使第一研磨單元3A之研磨性能穩定，並且避免表面附著了大量研磨殘渣物之基板被送進洗淨模組201,202，可使洗淨部4所使用之洗淨模組201,202的洗淨性能穩定化。亦可僅在第一研磨單元3A進行基板研磨之前或之後的一方，將上方環形轉盤31A下面所保持之基板W的表面(下面)與上方環形轉盤31A之下面一起洗淨，而使第一研磨單元3A之研磨性能或是洗淨部4所使用之洗淨模組201,202的洗淨性能之一方穩定化。
其次，第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A係從洗淨位置C移動至第二搬送位置TP2(基板交接位置T)，在此將研磨後之基板送交第一線性搬送器6。第一線性搬送器6係經由第三搬送位置TP3將研磨後之基板搬送至第四搬送位置TP4。
搖擺搬送器12從第一線性搬送器6接收位於第四搬送位置TP4之基板，使基板反轉而表面朝上後，搬送並放置於暫放台180。
第一搬送機器人209係保持放置於暫放台180之基板，並搬送至第一搬送室191中之基板站，其後，搬送至一次洗淨模組201，或是直接搬送至一次洗淨模組201。第一搬送機器人209從一次洗淨模組201接收在一次洗淨模組201一次洗淨(粗洗淨)後之基板，並搬送至二次洗淨模組202。
第二搬送機器人210係從二次洗淨模組202接收在二次洗淨模組202經二次洗淨(加工洗淨)後之基板，並搬送至乾燥模組205。而後，搬送機器人22係從乾燥模組205接收在乾燥模組205經乾燥後之基板，並送回放置於前裝載部20上之基板匣盒。
上述之例係在研磨台30A上方之研磨位置P與研磨台30A側方的基板交接位置T之間設洗淨位置C，並在對應於該洗淨位置C之位置配置輔助洗淨部100，不過，亦可在研磨台30A之側方且與基板交接位置T不同之部位設置例如拋光研磨用的另外的研磨台(無圖示)，並在研磨台30A上方之研磨位置P與無圖示之另外的研磨台上方的研磨位置之間設洗淨位置，而在對應於該洗淨位置之位置配置輔助洗淨部100。
根據本發明之研磨裝置，藉由朝向位於研磨位置P與基板交接位置T之間的洗淨位置C之旋轉中的第一研磨單元3A之上方環形轉盤31A 的下面噴射洗淨液，不致阻礙基板交接機構等之存在，而將噴射洗淨液之輔助洗淨部100設置於最適合洗淨之位置，可將在上方環形轉盤31A下面所保持之基板W與該上方環形轉盤31A的下面一起有效洗淨。特別是藉由使第一洗淨噴嘴102之複數個噴射口108位於沿著位於洗淨位置C之上方環形轉盤31A所保持的基板W外周部之位置，可有效洗淨上方環形轉盤31A所保持之基板W的外周部與圍繞該外周部的固定環40之間產生的間隙。藉此，可使第一研磨單元3A之研磨性能及洗淨部4所使用之洗淨模組201,202的洗淨性能穩定化。
以上係說明本發明較佳之實施形態，不過本發明不限定於上述實施形態，在其技術性思想的範圍內，當然可以各種不同形態來實施。
31A‧‧‧上方環形轉盤
38‧‧‧上方環形轉盤本體
40‧‧‧固定環
42‧‧‧彈性墊
46‧‧‧彈性囊
52、54、56‧‧‧流體路徑
100‧‧‧輔助洗淨部
102‧‧‧第一洗淨噴嘴
104‧‧‧第二洗淨噴嘴
106‧‧‧支撐板
108‧‧‧噴射口
110‧‧‧噴嘴部件
112‧‧‧洗淨液供給管線
114‧‧‧洗淨液流通孔
116‧‧‧噴嘴本體
118‧‧‧噴射口
P6‧‧‧壓力室
W‧‧‧基板

Claims (8)

  1. 一種研磨裝置，其特徵為具有：研磨台，其係具有研磨面；上方環形轉盤，其係在前述研磨台上方之研磨位置、前述研磨台側方位置、及洗淨位置之間自由移動，以固定環圍繞基板之外周部，並將該基板保持於下面而朝向前述研磨面按壓；及洗淨部，其係位於前述洗淨位置，朝向旋轉中之前述上方環形轉盤的下面噴射洗淨液，將該上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起洗淨；前述洗淨部具有第一洗淨噴嘴，其係具備位於沿著位於前述洗淨位置之前述上方環形轉盤所保持的基板外周部之位置的複數個噴射口；當前述上方環形轉盤位於前述洗淨位置時，從位於沿著由前述上方環形轉盤所保持之基板外周部的位置之前述第一洗淨噴嘴的該等噴射口，朝向前述固定環以及由前述固定環所圍繞之基板的外周部之間所產生的間隙，從下方噴射洗淨液；前述洗淨部具有第二洗淨噴嘴，其係具備位於沿著位於前述洗淨位置之前述上方環形轉盤所保持的基板直徑方向之位置的複數個噴射口；前述第一洗淨噴嘴形成半圓形，前述第二洗淨噴嘴形成直線形。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述研磨台側方位置係前述研磨台側方之基板交接位置，前述洗淨位置位於前述研磨位置與前述基板交接位置之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨裝置，其中前述第一洗淨噴嘴之噴射口以等間隔配置於沿著基板外周部的位置，前述第二洗淨噴嘴之噴射口以等間隔配置於沿著基板直徑方向的位置。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中將前述上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起在前述洗淨部洗淨後，將基板搬送至基板交接位置，在前述基板交接位置使前述基板從上方環形轉盤脫離，並將前述基板搬送至與前述洗淨部不同之洗淨部，而以前述不同之洗淨部洗淨研磨後的基板。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之研磨裝置，其中前述第一洗淨噴嘴之上面及前述第二洗淨噴嘴之上面，係與前述研磨台之上面並排於同一平面上。
  6. 如申請專利範圍第3項之研磨裝置，其中前述第一洗淨噴嘴之上面及前述第二洗淨噴嘴之上面，係與前述研磨台之上面並排於同一平面上。
  7. 如申請專利範圍第4項之研磨裝置，其中前述第一洗淨噴嘴之上面及前述第二洗淨噴嘴之上面，係與前述研磨台之上面並排於同一平面上。
  8. 一種研磨裝置，其特徵為具有：研磨台，其係具有研磨面；上方環形轉盤，其係在前述研磨台上方之研磨位置、前述研磨台側方位置、及洗淨位置之間自由移動，以固定環圍繞基板之外周部，並將該基板保持於下面而朝向前述研磨面按壓；及洗淨部，其係位於前述洗淨位置，朝向旋轉中之前述上方環形轉盤 的下面噴射洗淨液，將該上方環形轉盤所保持之基板與上方環形轉盤的下面一起洗淨；前述洗淨部具有第一洗淨噴嘴，其係具備位於沿著位於前述洗淨位置之前述上方環形轉盤所保持的基板外周部之位置的複數個噴射口；當前述上方環形轉盤位於前述洗淨位置時，從位於沿著由前述上方環形轉盤所保持之基板外周部的位置之前述第一洗淨噴嘴的該等噴射口，朝向前述固定環以及由前述固定環所圍繞之基板的外周部之間所產生的間隙，從下方噴射洗淨液；前述洗淨位置係設定成，當前述上方環形轉盤位於洗淨位置時，前述上方環形轉盤的一部分位於與前述研磨台的一部分上下彼此重疊之位置。
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